Question

4．石灰氮（有效成分為CaCN₂）既是一種用途廣泛的化工原料，又可用作肥料和綠色農(nóng)藥．生產(chǎn)原理為CaC₂（s）+N₂（g）═CaCN₂（s）+C（s）△H=-3010kJ•mol^-1，工藝流程如下：

（1）電爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaO+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂+CO↑．
（2）生產(chǎn)中必須控制濕度，電石遇濕會產(chǎn)生C₂H₂、H₂S、PH₃等氣體，說明電石中含有CaS、、Ca₃P₂等雜質(zhì)（寫化學(xué)式）．
（3）以10噸CaO質(zhì)量分數(shù)為96%的生石灰為原料，理論上最多可制得含CaCN₂ 24%的石灰氮產(chǎn)品57.14噸．
（4）回爐料是淘汰的不合格產(chǎn)品返回到生產(chǎn)線上作為原材料來使用，該工藝中使用回爐料的優(yōu)點是提高資源的利用率．
（5）相同原料、相同配料比，某次得到的石灰氮產(chǎn)品中含氮量較低，可能的原因是（任寫一點）回轉(zhuǎn)爐中的溫度過高．
（6）石灰氮用作化肥時，適合于酸性土壤，石灰氮長時間露置空氣中會生成一種鹽和一種堿性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）電爐中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物為生石灰和碳，生成物為一氧化碳和電石，據(jù)此寫化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)元素守恒和水解的原理判斷電石中含有雜質(zhì)；
（3）根據(jù)鈣元素守恒，10噸CaO質(zhì)量分數(shù)為96%的生石灰中鈣的物質(zhì)的量為$\frac{10×1{0}^{6}×0.96}{56}$mol=1.71×10⁵mol，理論上最多可制得含CaCN₂ 的物質(zhì)的量為1.71×10⁵mol，據(jù)此計算石灰氮的產(chǎn)量；
（4）使用回爐料可以提高資源的利用率；
（5）如果原料、配料比都相同的情況下，某次得到的石灰氮產(chǎn)品中含氮量較低，可從反應(yīng)控制的條件分析；
（6）石灰氮水解會生成一種鹽和一種堿性氣體，則這種鹽應(yīng)為碳酸鈣，堿性氣體應(yīng)為氨氣，堿性氣體會使土壤呈堿性，據(jù)此答題；

解答 解：（1）電爐中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物為生石灰和碳，生成物為一氧化碳和電石，反應(yīng)化學(xué)方程式為CaO+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂+CO↑，
故答案為：CaO+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂+CO↑；
（2）根據(jù)元素守恒和水解的原理可知電石中應(yīng)含有雜質(zhì)為鈣的硫化物和鈣的磷化物，即CaS、Ca₃P₂，
故答案為：CaS、Ca₃P₂；
（3）根據(jù)鈣元素守恒，10噸CaO質(zhì)量分數(shù)為96%的生石灰中鈣的物質(zhì)的量為$\frac{10×1{0}^{6}×0.96}{56}$mol=1.71×10⁵mol，理論上最多可制得含CaCN₂ 的物質(zhì)的量為1.71×10⁵mol，所以生成含CaCN₂ 24%的石灰氮的質(zhì)量為1.71×10⁵×80g÷24%=57.14×10⁶g=57.14噸，
故答案為：57.14；
（4）根據(jù)元素守恒，使用回爐料可以提高資源的利用率，
故答案為：提高資源的利用率；
（5）如果原料、配料比都相同的情況下，由于生成石灰氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以某次得到的石灰氮產(chǎn)品中含氮量較低，可能的原因是回轉(zhuǎn)爐中的溫度過高，不利于反應(yīng)生成石灰氮，
故答案為：回轉(zhuǎn)爐中的溫度過高；
（6）石灰氮水解會生成一種鹽和一種堿性氣體，則這種鹽應(yīng)為碳酸鈣，堿性氣體應(yīng)為氨氣，反應(yīng)方程式為CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑，堿性氣體會使土壤呈堿性，所以石灰氮用作化肥時，適合于酸性土壤，
故答案為：酸；CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑．

點評 本題考查石灰氮的制備，涉及工業(yè)流程分析、化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)計算等，較為綜合，難度較大，弄清實驗原理是解題的關(guān)鍵．